Cell：严重停顿!中美迷信家胜利在体外应用构建出人

2021年4月20日讯/BIOON/---在一种物种的无机体内成长另一种物种的细胞的才能为迷信家们提供了一个弱小的用于研讨和医学的对象。这种办法可以匆匆进咱们对人类晚期发育、疾病产生和停顿以及苍老的懂得；为药物评价提供立异平台；并解决对可移植器官的症结需求。然而开辟如许的对象始终是一个艰难的挑战。

在一项新的研讨中，来自中国昆明理工年夜学和美国沙克生物学研讨中间等研讨机构的研讨职员通过展现一种新的将人类细胞整合到植物组织中的办法，向这一目的迈进了一步。这为相识一系列疾病并解决供体器官的重大充足成绩奠基根底。相关研讨成果颁发在2021年4月15日的Cell期刊上，论文题目为“Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo”。

据天下卫生组织（WHO）估量，每年进行的13万例手术只占需求的10%，而可用器官的充足加倍剧了这一需求。鉴于猪的器官年夜小、心理学息争剖学与人类类似，迷信家们愿望在猪组织中成长人类细胞能够可能解决这一成绩。此前，在2017年的研讨中，沙克生物学研讨中间的迷信家们申报了他们的突破性研讨任务：他们将人皮肤细胞重编程为诱导性多能（iPS），然后将细胞裸露于某种分子混合物中，从而将它们转化为潜能扩大的人多能性（extended pluripotent stem cell, EPS），而所发生的EPS细胞可发生更多类型的组织；他们将EPS细胞整入晚期阶段的猪组织中，标记着应用年夜型植物临盆可移植人类器官的第一步（Cell, 2017, doi:10.1016/j.cell.2016.12.036; Cell, 2017, doi:10.1016/j.cell.2017.02.005）。但人体细胞的奉献相称低，这能够是因为两个物种之间的退化间隔很年夜（9000万年）。于是，在这项新的研讨中，这些作者开端在一种关系更亲密的物种---食蟹猴---中研讨嵌合体造成。

尽管造成的人-食蟹猴嵌合体不会被用于人体，但它们提醒了对于人类细胞若何发育和整合，以及分歧物种的细胞若何互相交流的名贵信息。这些作者将两品种型的细胞整合的进程比喻为用分歧的语言进行交流：比方，猪组织中的人体细胞相似于试图在中文和法语之间寻觅独特点的细胞，而食蟹猴中的人体细胞的运作更像是两种亲密相关的语言，比方西班牙语和法语。通过更好地舆解这种物种间交流所波及的分子路径，迷信家们终极能够改恶人类细胞整入更适宜的宿主，比方猪，这可以用于，也可以更好地舆解苍老进程。

宿主猴胚胎中人EPS干细胞的谱系特化，图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.03.020。

在这项新的研讨中，这些作者用荧光卵白标志了人EPS干细胞（可能发育成体内一切细胞类型的细胞），并将这些标志的干细胞拔出到培育皿中的食蟹猴胚胎内。这项新的研讨得益于他们客岁颁发的技术，该技术使得山公胚胎可能在体外永劫间坚持活气和成长（Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw5754）。在这项新的研讨中，一切的试验都在干细胞打针19天后终止。通过让抗体与荧光标志的EPS干细胞联合，他们察看到人类的存活和整合效率比之前在猪组织中的试验绝对要好。

在这项新的研讨中，这些作者在食蟹猴身上测试了这些EPS细胞。他们将25团体EPS干细胞别离拔出132个食蟹猴胚胎中，并将所得到的嵌合体在培育皿中培育长达20天。他们发现，人类细胞显示出了耐久的才能：13天后，它们仍旧存在于三分之一的嵌合体中。人类细胞仿佛与食蟹猴细胞交融在一路，并已开端特化为将发育成分歧器官的细胞类型。

不外，人细胞和食蟹猴细胞并没有完整交融在一路。人类细胞常常粘在一路，这让人们猜想是否有另一个尚未发现的阻碍”，要是胚胎进一步发育，这种阻碍能够会阻止人类细胞茁壮生长。

在这项新的研讨中，为了确定这两种物种的细胞之间的分子沟天堑径，这些作者阐发了这种嵌合体的转录组。他们察看到来自嵌合体组织的细胞具备与对照组分歧的转录组图谱，并检测到在嵌合体细胞中有几条加强的或新的分子沟天堑径。这些路径能够匆匆进了人细胞和食蟹猴细胞之间的交融。把持此中的一些路径能够会帮忙人类细胞在“更得当”的物种胚胎中存活。

一旦这种分子沟通获得进一步的懂得，嵌合无机体可以让人们史无前例地一窥人类发育的最早阶段。含有人体细胞的嵌合无机体能够用于发生细胞和器官，用于移植到与人类退化间隔更远的宿主物种中，比方猪。此外，这些研讨还组成了一种研讨特定疾病若何发生的新平台。例如，一个能够与某种癌症无关的特定基因可以在人类细胞中进行改革。然后，在嵌合体模子中使用这些颠末改革的细胞察看疾病停顿的进程，这能够会比典型的植物模子显示出更实用的成果。嵌合体疾病模子也能够用于测试药归天合物的功能，并得到异样能够更好地反映人体反馈的成果。